第3-4讲变质岩的基本特征和分类命名

3-4讲变质岩的基本特征和分类命名

基本特征分类命名组成构成化学成分矿物成分结构构造{成因分析（由什么变来？如何变的）{一、变质岩的化学成分和化学类型

1.变质岩的化学成分

变质岩是早先已形成的岩石（火成岩、沉积岩）遭受变质作用的产物，因此，其化学成分一方面与原岩有密切关系，另一方面又和变质作用的特点有关。变质作用将不同程度地改造原岩成分。而交代作用对岩石成分的改造更为突出。

因此变质岩的化学成分变化范围较沉积岩和岩浆岩更为宽广.原岩性质变质岩类型

火成岩沉积岩变质岩正变质岩副变质岩复变质岩等化学系列是指具有同一原始化学成分的所有岩石，其中矿物组合不同是由变质作用类型和强度决定的

基性岩石在区域变质条件下，随着变质程度增加，出现绿片岩→绿帘角闪岩→角闪岩→辉石麻粒岩泥质岩则出现板岩→千枚岩→片岩→片麻岩系列等物理系列是指同一变质条件下形成的所有岩石，其矿物组合的不同是由原岩化学成分决定的

一个变质相或变质带的岩石，如低级变质绿片岩相形成的云母片岩、变质砂岩、透闪石大理岩、绿片岩、蛇纹岩变质岩的两种成因分类2.变质岩化学类型的划分(Turner,1955）（1）泥质：原岩物质为泥质沉积物；（2）长英质：包括变质的砂岩、硅质凝灰岩和中酸性岩浆岩；（3）钙质：原岩物质为灰岩和白云岩（可含杂质）等钙质沉积物；（4）基性：由基性岩浆岩、凝灰岩及含显著数量的Ca、Al、Fe、Mg的不纯泥灰质沉积物；（5）镁质：原岩物质为超基性岩浆岩和绿泥石质及其它富含Mg、Fe的沉积物。注意:泥质岩和基性岩对温压条件变化比较敏感，常根据其矿物组合变化划分变质带和变质相.镁铁质变质岩在自然界中比较少见.长英质和基性变质岩的原岩恢复比较复杂.二、变质岩的矿物成分1.变质矿物的特点

1)可以继承原岩矿物,即在沉积岩和岩浆岩中可能出现的矿物在变质岩中都可以出现.2)变质作用的温压条件不同于岩浆作用和沉积作用,且变质岩的化学组成范围宽广,与之对应的化学平衡会形成一些特征的变质型矿物.3)变质的矿物或变质矿物组合往往能指示一定的变质条件和原岩特征.沉积岩的主要矿物种类:石英,玉燧,蛋白石方解石,文石,白云石斜长石,钾长石天青石,石膏高岭石,伊利石变质岩的主要矿物种类:石英,方解石,文石,硅灰石斜长石,钾长石黑云母,白云母,绿泥石,滑石,叶蜡石,角闪石,辉石,橄榄石,蓝晶石,夕线石,红柱石,石榴石,绿帘石,刚玉等等……岩浆岩的主要矿物种类:石英,方解石斜长石角闪石,辉石,橄榄石,绿帘石黑云母,白云母,绿泥石三大岩类的主要矿物组成:2.变质岩矿物成分的影响因素相同变质条件下不同化学类型岩石会出现不同的变质矿物组合同一化学类型原岩在不同的变质条件下也会出现不同的矿物组合原岩化学成分变质作用条件（1）泥质变质岩化学成分特点:Al2O3、K2O含量高，K2O、Al2O3相对含量变化大。矿物成分特点:云母含量高，石英常见，出现钾长石或富铝矿物,两个亚类矿物成分有明显差别：

K2O过剩岩石含钾长石,高温时出现富铝矿物;Al2O3过剩岩石含富铝矿物,高温时出现钾长石3.五大化学类型变质岩的化学成分与矿物成分特点（2）长英质变质岩

化学成分与泥质变质岩显著差别是SiO2含量高，通常K2O过剩、Al2O3不足。

矿物成分特点是以石英、长石为主，矿物组合与K2O过剩的泥质变质岩相同。（3）钙质变质岩化学成分最显著特点是CaO含量高，可含一定量的MgO、FeO、Al2O3、SiO2。

矿物成分以碳酸盐矿物（Cc、Dol等）和钙镁硅酸盐矿物（Di、Tr、Wo、Act、Tc等）为主，可含一定量钙铝硅酸盐矿物（Ep、Pl、Grt等）及石英。（4）基性变质岩

化学成分特点是MgO、FeO、CaO含量高，含一定量Al2O3。

矿物成分特点是富含铁镁钙的硅酸盐、铝硅酸盐矿物，可含一定量的石英。如：Pl和Ep、Chl、Cpx、单斜闪石（Tr、Act、Amp）、Opx、Alm-Pyr及Bi等（5）镁质变质岩化学成分特点是富MgO、FeO，贫CaO、Al2O3和SiO2。矿物成分特点是缺乏长石、石英，富含富镁铁的矿物（Sep、Tc、Tr、Act、Chl、Bi、Alm-Pyr等）。粘土矿物绿泥石白云母黑云母石榴石十字石长石石英蓝晶石夕线石页岩板岩千枚岩片岩片麻岩混合岩变质作用条件与级别↔矿物组合三、变质岩的结构构造

岩石结构:指岩石中矿物的结晶程度,形态,大小，自形程度及相互关系。岩石构造:各种矿物的空间分布和排列.1变质岩结构构造原岩结构构造特点变质作用机制变质作用强度变余或残余结构构造变质结构是恢复原岩性质最可靠的证据之一1）主要见于浅变质岩中2）与变质结构构造共存3）原岩结构构造面貌，变质矿物组成变质构造{{{变晶结构变形结构定向构造无定向构造出现在区域和动力变质岩中通常出现在接触热变质岩、交代变质岩、埋藏变质岩和洋底变质岩中1.变余结构构造

指残余的原岩的结构和构造特征。是恢复原岩性质的最重要和最可靠的岩相学标志。一般仅出现在低变质岩中，在变质程度较高的岩石中局部残留。变余砂状结构b变余的层理构造2.变质结构1）变质结构的特点

岩石在基本保持固体状态下结晶形成的。晶体生长是不自由的，且往往伴随有应力作用。这决定了具有自形程度较差、粒度较细、包裹体多、反应现象常见、常常具有定向性等特点。2）变质结构的类型划分(1)变晶结构:反映变晶的粒度,自形程度,结晶习性(2)变形结构：反映变晶中的应变特征(3)变嵌晶结构:反映变晶之间的包裹关系，即结晶的先后顺序(4)反应结构:反映变晶之间的反应关系.

(1)

变晶结构:反映变晶的粒度,自形程度,结晶习性微粒细粒中粒粗粒0.1mm1mm2mm等粒结构不等粒结构斑状变晶结构（分变斑晶和基质两部分描述）(a)关于结晶粒度的描述：关于粒度均匀性的描述：PorphyroblasticGarnet自形、半自形、它形(b)关于自形程度的描述：说明：晶体自形程度、相对大小、包裹关系取决于在固态生长条件下结晶成完成好晶面的相对能力（成面能formnergy）一般不能用来判断变晶先后关系根据主要变质矿物的结晶习性描述。如：1.鳞片花岗变晶结构2.柱粒状变晶结构3.斑状变晶结构,变斑晶为中粗自形粒状变晶，基质具鳞片花岗变晶结构(c)关于结晶习性（晶体形态）的描述：Continuousschistositydevelopedbydynamicrecrystallizationofbiotite,muscovite,andquartz.a.Plane-polarizedlight,widthoffield1mm.b.Crossed-polars,widthoffield2mm.Althoughthereisadefinitefoliationinbothsamples,themineralsareentirelystrain-free.ab鳞片花岗变晶结构中微粒它形花岗变晶结构Kf+pl+Bi+Qtz+chlGrt+Amp+Mus+Qtz斑状变晶结构，斑晶为中粒自形柱状变晶，基质具微粒半自形-它形鳞片花岗变晶结构。Amphibolite:Hornblende+Pl(altered)微粒半自形-它形柱粒状变晶结构包裹关系－嵌状变晶结构

嵌状变晶结构的特点是大颗粒包含有细小颗粒包裹体。这样的大颗粒称为变嵌晶。当包裹体很多，变嵌晶呈筛状时，则称为筛状结构。当包裹体定向排列时，则称为残缕结构。若残缕强烈弯曲呈S形，状如雪球，又称为雪球结构。Poikiloblastictexture:staurolitestauroliteporphyroblasts

Rocktype:staurolite-kyanite-garnet-micaschist“Snowballgarnet”withhighlyrotatedspiralSi.Porphyroblastis~5mmindiameter.FromYardleyetal.(1990)AtlasofMetamorphicRocksandtheirTextures.Longmans.雪球结构反应关系－反应结构当变质反应或交代反应不彻底，未达平衡时，反应物与生成物共存，结构上可反映出它们之间的反应关系，这类结构称为反应结构或不平衡结构。ReactionRimofGarnetbetweenPlagioclaseandHornblendethermometry:Theassessmentofmetamorphictemperatures.QuantitativethermometrytypicallyisbasedontheexchangeofFeandMgbetweenpairsofminerals.Forexample,theexchangeofFeandMgbetweengarnetandbiotitecanbewrittenasareactionamongtheFeandMgendmembersoftheseminerals:Fe3Al2Si3O12+KMg3AlSi3O10(OH)2=Mg3Al2Si3O12+KFe3AlSi3O10(OH)2

GarnetBiotitePortionofamultiplecoronitedevelopedasconcentricrimsduetoreactionatwhatwasinitiallythecontactbetweenanolivinemegacrystandsurroundingplagioclaseinanorthositesoftheupperJotunNappe,W.Norway.FromGriffen(1971)J.Petrol.,12,219-243.

变形结构是变形机制的反映，变形机制的不同而有不同的特点。变形结构是动力变质岩的特征，也见于区域动热变质岩中。观察变形结构除了从岩石薄片或手标本角度外，也从更小尺度的晶内和晶界角度观察，文献中常称其为显微构造。在描述岩石时，晶内和晶界变形结构通常在矿物成分和特点中描述。变形结构（详见动力变质岩）Asymmetriccrenulationcleavagesinmica-quartz-richschist.Notehorizontalcompositionallayering(relictbedding)andpreferentialdissolutionofquartzfromonelimbofthefolds.FromBorradaileetal.(1982)AtlasofDeformationalandMetamorphicRockFabrics.Springer-Verlag.3.变质构造定向构造不定向构造板状构造千枚状构造片状构造片麻状构造条带状构造眼球状构造糜棱结构面状构造(foliation)线状构造(lineation)

块状角砾状等定向构造板状构造Figure22-1c.Garnetmuscoviteschist.Muscovitecrystalsarevisibleandsilvery,garnetsoccuraslargedarkporphyroblasts.Winter(2001)AnIntroductiontoIgneousandMetamorphicPetrology.PrenticeHall.片状构造Figure22-1d.Quartzo-feldspathicgneisswithobviouslayering.Winter(2001)AnIntroductiontoIgneousandMetamorphicPetrology.PrenticeHall.片麻状构造Figure23-18.AugenGneiss.Winter(2001)AnIntroductiontoIgneousandMetamorphicPetrology.P